Fundamentos de Estructuras y Fuerzas en Educación Artística

Fuerza

Todo aquello capaz de deformar un cuerpo (efecto estático) o modificar su estado de movimiento o de reposo (efecto dinámico).

Tipos de fuerzas

• Fuerza de la gravedad: origina el peso (P = m * g).
• Fuerza del viento.
• Fuerza en gases.
• Fuerzas mecánicas.
• Fuerza de nuestros músculos.

Estructura

Conjunto de elementos de un objeto que soporta los efectos de las fuerzas que actúan sobre él. Las estructuras deben soportar pesos, resistir fuerzas externas, mantener la forma y servir de protección.

Clasificación de estructuras

• Estructuras naturales:
  • De origen animal: huevos de aves, presas de castores, esqueletos.
  • De origen vegetal: raíces, troncos, ramas, tallos.
  • Origen geológico: cuevas y montañas.
• Estructuras artificiales: edificios, carcasas, torres, coches.

Cargas

Fuerzas que actúan sobre una estructura. Se dividen en dos tipos:

• Permanentes: No varían con el paso del tiempo (ej: el propio peso de la estructura).
• Variables: Su valor varía con el paso del tiempo (ej: nieve sobre el tejado).

Las cargas afectan a la estructura dependiendo de varios factores: la dirección en la que se aplica, su intensidad, el punto de aplicación y la forma de la estructura.

Esfuerzos

Un esfuerzo es la tensión interna que experimenta todo cuerpo sometido a la acción de una o varias fuerzas.

Tipos de esfuerzos

• Tracción: Las cargas tienden a estirar el objeto (ej: cable de una grúa).
• Compresión: Tiende a aplastar o comprimir (ej: patas de una silla). Si el elemento es muy alargado, puede sufrir pandeo.
• Flexión: Tiende a doblar (ej: baldas de una estantería).
• Torsión: Tiende a retorcer (ej: usar un destornillador).
• Cortante: Tiende a cortar (ej: alcayata de un cuadro).

Condiciones que deben cumplir las estructuras

• Estabilidad: La estructura debe mantenerse erguida y no volcarse. El CDG (centro de gravedad) de un cuerpo es el punto de aplicación del peso de dicho cuerpo. Tiene que estar dentro de la base y lo más cercano al suelo. Se consigue: añadiendo masa a la base, poniendo tirantes o empotrando su parte inferior al suelo.
• Resistencia: Para soportar las cargas sin romperse. Depende del tipo y cantidad de material de construcción y de la tensión de rotura (máxima fuerza por unidad de superficie que soportan sin romperse).
• Rigidez: La deformación de los elementos no debe ser grande. Se consigue soldando las uniones o con triangulaciones. El triángulo es el único polígono indeformable, por eso se emplea en las estructuras; las diagonales usadas para triangular se llaman arriostramientos.